【创新设计】2014-2015学年高中化学 第1-3章课件（打包21套）鲁科版必修2
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【创新设计】2014-2015学年高中化学 第1-3章课件（打包21套）鲁科版必修2,创新,立异,设计,学年,高中化学,课件,打包,21,鲁科,必修
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第 2课时 有机化合物的结构特点 1. 烃的概念 仅由 和 两种元素组成的有机化合物总称为烃 ， 又叫 。 是组成最简单的烃 。 笃学一 有机化合物分子中碳原子成键的特点 碳 氢 碳氢化合物 甲烷 2. 甲烷的分子结构特点 (1) 甲烷的成键特点：甲烷分子中，碳原子最外层上的 个电子分别与 个氢原子核外的 1 个电子形成 1对 ，即碳原子与 个氢原子形成 个 键，它的分子式为 ，电子式为 ， 结构式为 ，结构简式为 。 4 4 共用电子 4 4 共价 (2)结构特点：甲烷分子呈 结构 ， 碳原子位于 ， 个氢原子分别位于_上 。 正四面体 正四面体的中心 4 正四面体的 4个顶点 3 有机化合物的分子结构特点 (1)碳原子与其他原子 碳原子的最外层有 _个电子 ， 碳原子能与其他原子通过 条_结合形成分子 。 (2)碳原子与碳原子间： 碳原子之间可以 形成 、 或 。 多个碳原子间以 构成 或 。 4 4 共价键 共用电子 单键 双键 叁键 共价键 碳链 碳环 4 烷烃的分子结构特点 (1)烷烃的含义：除了甲烷外 ， 还有一系列 和 与甲烷相似的烃 ， 如乙烷 、 丙烷 、 丁烷等 ， 这类烃称为烷烃 。 (2)烷烃的结构特点：烷烃分子中每个碳原子间以 结合成 ， 碳原子的其他价键都被 所饱和 。 结构 性质 单键 链状 氢原子 1 同分异构体有关的概念 (1)同分异构现象 化合物具有相同的 ， 但具有 的现象 ，叫做同分异构现象 。 (2)同分异构体 具有相同 而 的 互为同分异构体 。 笃学二 同分异构现象和同分异构体 分子式 不同结构 分子式 结构不同 化合物 2 同分异构体的规律 一般来说 ， 有机化合物分子中的碳原子越多 ， 它的 就越多 。 如丁烷有 种同分异构体 ，戊烷有 种同分异构体 ， 己烷有 种同分异构体 。 同分异构体数目 2 3 5 3 同分异构现象与有机化合物种类的关系 在有机化合物中 ， 是有机物结构多样性的又一表现 。 有机物结构多样性是导致有机化合物种类繁多 、数量巨大的主要原因 。 同分异构现象 【 慎思 1】 通过上述三种分子的球棍模型 ， 说明其结构特点 。 提示 而非正四面体 。 【 慎思 2】 随着碳原子的增多 ， 烷烃熔沸点有什么变化趋势 ？ 提示 随着碳原子增多 ， 熔沸点逐渐升高 。 【 慎思 3】 同分异构现象只存在于有机化合物之间吗 ？ 提示 不是只存在于有机化合物之间 ， 只要满足分子式相同 ， 结构不同的化合物都可以互称为同分异构体 。 例如尿素 和氰酸铵 【 慎思 4】 讨论判断分析下列表格中烃的排列规律 ， 判断排列在第 15位烃的分子式 提示 1 2 3 4 5 2233 7 8 9 444 1 甲烷的分子结构 在甲烷分子中 ， 碳原子分别与 4个氢原子形成 4个共价键 。科学实验证明 ， 甲烷分子中的 5个原子不在同一平面上 ，而是构成一个正四面体 。 碳原子位于正四面体的中心 ， 4个氢原子分别位于正四面体的 4个顶点上 。 要点一 |甲烷的分子结构及烷烃的分子结构与性质 甲烷分子的分子式为 电子式为 ， 结构式 为 ， 结构简式为 2 烷烃的分子结构及性质 (1)乙烷和丙烷的分子式 、 结构式和结构简式 名称 分子式 结构式 结构简式 乙烷 烷 (2)烷烃的结构 由乙烷 、 丙烷的结构式可以看出 ， 烷烃的分子中碳原子间以碳碳单键相连 ， 碳原子的其他价键都被氢原子所饱和 。这是所有烷烃所共同具有的结构特点 。 即在烷烃的烃分子里 ， 碳原子之间都以碳碳单键结合成链状 ， 碳原子的其余价键全部跟氢原子结合 ， 每个碳原子的化合价均已充分利用 ， 达到 “ 饱和 ” 。 设一个烷烃分子中碳原子个数为 n( n1)， 由乙烷和丙烷的分子式可以推知烷烃的通式为 2。 ( 3) 烷烃的性质 由于烷烃的结构同甲烷的相似，所以烷烃具有与甲烷相似的化学性质。具体地说： 烷烃的性质较稳定，不能被酸性的高锰酸钾溶液氧化，也不能与强酸、强碱发生反应。 具有可燃性，在空气或氧气中点燃，完全燃烧生成2O ，燃烧的通式： n 23 n 12 点燃n ( n 1) 在光照条件下，烷烃可与 、 等卤族单质的气体发生取代反应，且产物都不是纯净物，而是混合物。 C n H 2 n 2 X 2 光C n H 2 n 1 X C n H 2 n 1 X X 2 光C n H 2 n X 2 【 例 1】 下列关于甲烷的说法正确的是 ( )。 A 甲烷分子中 C、 B 甲烷分子是空间正方体结构 C 甲烷的结构式为 甲烷分子中 4个碳氢键是完全等同的 解析 甲烷分子中 C、 故 烷分子是空间正四面体结构 ， 故 结构简式 ， 故 答案 D 化学式概念辨析 化学式是指用元素符号表示物质组成和结构的式子 ， 常见的化学式有实验式 、 分子式 、 结构式和结构简式等 。 实验式 表示物质组成的最简单的化学式 ， 又称最简式 。 它能表示分子中所含原子的种类和原子个数比 ， 但不能表示分子之间每种原子的具体个数 。 分子式 表示分子内原子的种类和数目 。 它是能够精确表示物质的分 子组成和相对分子质量的化学式 。 结构式 它是用短线来表示共用电子 ， 省略未成键电子的化学式 。 它 表示分子中原子与原子结合情况 ， 包括原子间相结合的键 数 ， 但它并不能表示出分子中原子的空间排布 。 结构简式 结构式写起来比较麻烦 ， 在实际应用中常将结构式中的碳碳 单键和碳氢键省略 ， 所得到的就是结构简式 。 【 体验 1】 下列性质的叙述中 ， 属于烷烃特征性质的是 ( )。 A 完全燃烧的产物只有二氧化碳和水 B 它们几乎不溶于水 C 它们是非电解质 D 分子的通式为 2， 能与氯气发生取代反应 解析 所有烃完全燃烧的产物均只有 因此 多数有机物都难溶于水 ， 故 多有机物是非电解质 ， 如蔗糖 ， 这是大多数有机物的性质 ， 而不是烷烃的特征性质 ， 故 烃的结构均达到了饱和 ， 故通式为 2， 且能与氯气发生取代反应 ， 因此 答案 D 要点二 |烃的燃烧的有关规律 1 烃完全燃烧时，燃烧前后气体的总体积大小比较 ( 1) 生成的水为气态 如生成的水为气态时，根据反应式： x 点燃x g) V V 后 V 前 1 。 当 y 4 时， V 0 ，反应前后总体积不变； 当 y 4 时， V 0 ，反应后总体积增大； 当 y 4 时， V 0 反应后总体积减小。 (2)生成的水为液态 若生成水为液态时 ， 则不论气态烃所含氢原子数多少 ， 总是 V 0。 由以上分析可知：烃类的燃烧前后气体总体积的变化与分子 中碳原子数无关 ， 主要取决于分子中氢原子的数目及水的状 态 。 2 相同量的烃完全燃烧耗氧量的比较 ( 1) 物质的量相同的烃 对于物质的量相同的烃 (完全燃烧时， x 点燃x 耗氧量多少可按 x 等物质的量的烃完全燃烧时，其耗氧量的大小取决于x 值越大，耗氧量越多。 ( 2) 质量相同的烃 对于质量相同 的烃 (可转化为 质量的烃完全燃烧时，耗氧量多；亦即相同质量的烃完全燃烧时，氢元素的质量分数越大，则耗氧量多。 【 例 2】 下列各组有机化合物中 ， 不论两者以什么比例混合 ，只要总质量一定 ， 则完全燃烧时消耗 2 ( )。 A B D 析 设烃的最简式为 学式为 (a，则完全燃烧的烃的质量为 Q g ，消耗 x ，生成 y ，生成 质量为 z 。可由化学方程式计算： (a an 点燃O2( 12 n m ) a 32n 44 9 Q g x y z 列比例关系解得： x 32 Qn n y 44 n z 9 n 由上式可知：烃完全燃烧时，消耗 x ) 、生成 y ) 和生成 质量 ( z ) 均与 a 无关，当 Q 的值一定时， x 、 y 、 z 只与最简式有关。本题 C 选项中的两种物质的最简式相同都为 C 项正确。 答案 C 本题综合考查烃完全燃烧的耗氧量和生成水 、 二氧化碳的量 的比较 。 通过本题可得出规律：最简式相同的有机物 ， 不论 以何种比例混合 ， 只要混合物的总质量一定 ， 完全燃烧后生 成 22的总量就一定 。 【 体验 2】 在常温常压下 ， 取下列各气态烃各 1 分别在足量的氧气中充分燃烧 ， 消耗氧气最多的是 ( )。 A B C D 析 本题若直接按照燃烧的化学方程式解答，不仅费时，且易出错。若直接按照x 其值越大耗氧量越多，故 D 中 C 4 H 10 的x 耗氧量最多。 答案 D 1 对于给出结构简式是否是同分异构体的题目 解析此类题目一般分为两步：第一步由结构简式写出分子式 ， 判断分子式是否相同；第二步根据结构简式判断结构是否真正不同 。 要注意： 同一物质的不同写法的情况 ， 如一氯甲烷可以写成 要点三 |同分异构体的判断 。 同分异构体的分子式相同 ， 因此其相对分子质量也相同 ，但相对分子质量相同的化合物不一定互为同分异构体 ， 如2 2 烃的一元取代物的异构 取代等效氢法 (1)等效氢的含义 有机物分子中位置等同的氢叫等效氢 ， 分子中等效氢原子有如下情况： 分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效 。 同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效 。 如新戊烷 (可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得 )， 其四个甲基等效 ， 各甲基上的氢原子完全等效 ， 也就是说新戊烷分子中的 12个 分子中处于镜面对称位置 (相当于平面镜成像时 ， 物与像 的关系 )上的氢原子是等效的 。 如 子中的 18个 (2)取代等效氢法要领 利用等效氢原子关系 ， 可以很容易判断出有机物的一元取代 物异构体数目 。 其方法是先写出烃 (碳架 )的异构体 ， 观察分 子中互不等效的氢原子有多少种 ， 则一元取代物的结构就有 多少种 。 【 例 3】 下列各物质： 3 124C 3 (1)互为同位素的是 _。 (2)互为同素异形体的是_。 (3)同属于烷烃的是 _。 (4)互为同分异构体的是 _。 解析 同位素是指质子数相同中子数不同的同种元素的原子间的互称 ， 同素异形体是指同种元素形成的结构不同的单质 ， 同分异构体是指分子式相同结构不同的物质 ， 故这样不难得出正确的答案 。 答案 (1) (2) (3) (4) 同位素 、 同素异形体 、 同分异构体和同一物质之间 的区别 比较 概念 定 义 化学式 结 构 性 质 同位素 质子数相同、中子数不同的原子 原子符号表示不同，如11H 、21H 、 31H 电子排布 相同，原 子核结构 不同 物 理 性质不同，化 学 性质相同 比较 概念 定 义 化学式 结 构 性 质 同素异 形体 同一种元素形成的不同单质 元素符号表示相同，分子式不同，如石墨和金刚石、 质的组 成或结构 不同 物理性质不同，化学性质相似 同分异 构体 分子式相同、结构式不同的化合物 相同 不同 物理性质不同，化学性质不一定相同 同一种 物质 分子式和结构都相同的物质 相同 相同 相同 【 体验 3】 下列有机物中 ， 互为同分异构体的是 ( )。 ； ； 和 B 和 C 和 D 和 解析 的分子式是 的分子式是 的分子式是 的分子式是 的分子式是 的分子式是 只有 和 的分子式相同 ， 结构不同 ， 互为同分异构体 。 答案 A 规律探究十四 烷烃的同分异构体的书写规律 【 知识支持 】 1 烷烃同分异构体的书写方法规律 同分异构体是指分子式相同 ， 结构式不同的化合物 。 结构不同有碳链异构 、 官能团异构 、 官能团位置异构等形式 。就烷烃的同分异构体只是限于碳链异构 。 而碳链异构是指因碳原子的结合顺序不同而引起的异构现象 。 同分异构体的书写方法规律： (1)书写碳骨架 先写最长的碳链 ， 然后依次写出少一个碳原子的碳链 ， 把摘 下的碳原子由整体到分开的原则 ， 分别按一定的顺序挂到相 应的碳链上去 。 在书写过程中 ， 往往采用以下口诀来书写： “ 支链由整到散 ， 位置由心到边 ， 等位不重挂 ， 挂内不挂 端 。 ” (2)氢饱和：按 “ 碳四键 ” 的原理 ， 碳原子剩余的价键用氢原 子去饱和 ， 就可得所有同分异构体的结构简式 。 以戊烷 (例 (1)先写出碳架结构 先写出最长的碳链的碳架结构 C C C C C(正戊烷 )； 然后写少一个碳原子的直链的碳架结构 (异戊烷 )； 然后再写少两个碳原子的直链的碳架结构： A 把剩下的两个碳原子当作一个支链加在主链上： B 把剩下的两
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